Определение стоимости автомобилей¶

Описание и цель проекта¶

Сервис по продаже автомобилей с пробегом разрабатывает приложение для привлечения новых клиентов. В нём можно быстро узнать рыночную стоимость своего автомобиля. В вашем распоряжении исторические данные: технические характеристики, комплектации и цены автомобилей. Необходимо построить модель для определения стоимости.

Заказчику важны:

  • качество предсказания;
  • время предсказания.

План исследования¶

  • Подготовка данных
  • Обучение моделей
  • Анализ моделей
  • Вывод

Импорт необходимых библиотек и определение констант¶

In [1]:
# common
import numpy as np
import pandas as pd
import seaborn as sns
import matplotlib.pyplot as plt

#correlation
import phik

# pipeline & preprocessing
from sklearn.pipeline import Pipeline
from sklearn.compose import ColumnTransformer
from sklearn.preprocessing import (
    OneHotEncoder,
    LabelEncoder,
    OrdinalEncoder,
    StandardScaler,
    MinMaxScaler,
    RobustScaler
)

#model selection
from sklearn.model_selection import (
    train_test_split,
    RandomizedSearchCV,
    GridSearchCV
)


#models
from sklearn.linear_model import (
    LinearRegression, 
    Ridge,
    Lasso
)
from sklearn.tree import DecisionTreeRegressor
from sklearn.dummy import DummyRegressor

from catboost import CatBoostRegressor
from xgboost import XGBRegressor
from lightgbm import LGBMRegressor

#metrics
from sklearn.metrics import (
    root_mean_squared_error
)

from sklearn.impute import SimpleImputer
In [2]:
# constants
RANDOM_STATE = 42

Подготовка данных

Загрузка и предпросмотр данных¶

In [3]:
df = pd.read_csv('/datasets/autos.csv')
df.head()
Out[3]:
DateCrawled Price VehicleType RegistrationYear Gearbox Power Model Kilometer RegistrationMonth FuelType Brand Repaired DateCreated NumberOfPictures PostalCode LastSeen
0 2016-03-24 11:52:17 480 NaN 1993 manual 0 golf 150000 0 petrol volkswagen NaN 2016-03-24 00:00:00 0 70435 2016-04-07 03:16:57
1 2016-03-24 10:58:45 18300 coupe 2011 manual 190 NaN 125000 5 gasoline audi yes 2016-03-24 00:00:00 0 66954 2016-04-07 01:46:50
2 2016-03-14 12:52:21 9800 suv 2004 auto 163 grand 125000 8 gasoline jeep NaN 2016-03-14 00:00:00 0 90480 2016-04-05 12:47:46
3 2016-03-17 16:54:04 1500 small 2001 manual 75 golf 150000 6 petrol volkswagen no 2016-03-17 00:00:00 0 91074 2016-03-17 17:40:17
4 2016-03-31 17:25:20 3600 small 2008 manual 69 fabia 90000 7 gasoline skoda no 2016-03-31 00:00:00 0 60437 2016-04-06 10:17:21
In [4]:
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column             Non-Null Count   Dtype 
---  ------             --------------   ----- 
 0   DateCrawled        354369 non-null  object
 1   Price              354369 non-null  int64 
 2   VehicleType        316879 non-null  object
 3   RegistrationYear   354369 non-null  int64 
 4   Gearbox            334536 non-null  object
 5   Power              354369 non-null  int64 
 6   Model              334664 non-null  object
 7   Kilometer          354369 non-null  int64 
 8   RegistrationMonth  354369 non-null  int64 
 9   FuelType           321474 non-null  object
 10  Brand              354369 non-null  object
 11  Repaired           283215 non-null  object
 12  DateCreated        354369 non-null  object
 13  NumberOfPictures   354369 non-null  int64 
 14  PostalCode         354369 non-null  int64 
 15  LastSeen           354369 non-null  object
dtypes: int64(7), object(9)
memory usage: 43.3+ MB

Видны пропуски, несоответсвие типов данных (даты), плохой стиль названий столбцов - данным нужна предобработка

Предобработка данных¶

Работа с именами столбцов¶

In [5]:
df.columns = df.columns.str.replace('(?<=[a-z])(?=[A-Z])', '_', regex=True).str.lower() #rename columns using regexp
df.head()
Out[5]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
0 2016-03-24 11:52:17 480 NaN 1993 manual 0 golf 150000 0 petrol volkswagen NaN 2016-03-24 00:00:00 0 70435 2016-04-07 03:16:57
1 2016-03-24 10:58:45 18300 coupe 2011 manual 190 NaN 125000 5 gasoline audi yes 2016-03-24 00:00:00 0 66954 2016-04-07 01:46:50
2 2016-03-14 12:52:21 9800 suv 2004 auto 163 grand 125000 8 gasoline jeep NaN 2016-03-14 00:00:00 0 90480 2016-04-05 12:47:46
3 2016-03-17 16:54:04 1500 small 2001 manual 75 golf 150000 6 petrol volkswagen no 2016-03-17 00:00:00 0 91074 2016-03-17 17:40:17
4 2016-03-31 17:25:20 3600 small 2008 manual 69 fabia 90000 7 gasoline skoda no 2016-03-31 00:00:00 0 60437 2016-04-06 10:17:21

Работа с пропусками¶

Посмотрим, где есть пропуски

In [6]:
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype 
---  ------              --------------   ----- 
 0   date_crawled        354369 non-null  object
 1   price               354369 non-null  int64 
 2   vehicle_type        316879 non-null  object
 3   registration_year   354369 non-null  int64 
 4   gearbox             334536 non-null  object
 5   power               354369 non-null  int64 
 6   model               334664 non-null  object
 7   kilometer           354369 non-null  int64 
 8   registration_month  354369 non-null  int64 
 9   fuel_type           321474 non-null  object
 10  brand               354369 non-null  object
 11  repaired            283215 non-null  object
 12  date_created        354369 non-null  object
 13  number_of_pictures  354369 non-null  int64 
 14  postal_code         354369 non-null  int64 
 15  last_seen           354369 non-null  object
dtypes: int64(7), object(9)
memory usage: 43.3+ MB

Начнем с модели: ее пропуск связан с какой-то ошибкой, так как машин без модели не бывает, поэтому заполним константой

In [7]:
df['model'] = df['model'].fillna('unknown')
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype 
---  ------              --------------   ----- 
 0   date_crawled        354369 non-null  object
 1   price               354369 non-null  int64 
 2   vehicle_type        316879 non-null  object
 3   registration_year   354369 non-null  int64 
 4   gearbox             334536 non-null  object
 5   power               354369 non-null  int64 
 6   model               354369 non-null  object
 7   kilometer           354369 non-null  int64 
 8   registration_month  354369 non-null  int64 
 9   fuel_type           321474 non-null  object
 10  brand               354369 non-null  object
 11  repaired            283215 non-null  object
 12  date_created        354369 non-null  object
 13  number_of_pictures  354369 non-null  int64 
 14  postal_code         354369 non-null  int64 
 15  last_seen           354369 non-null  object
dtypes: int64(7), object(9)
memory usage: 43.3+ MB

Далее тип кузова: попробуем поискать в датасете такие же модели и заполнить пропуски в соответствии с заполненными типами кузова

In [8]:
np.sum(df.groupby('model')['vehicle_type'].last() != df.groupby('model')['vehicle_type'].first())
Out[8]:
84

Интресно, что некоторые автомобили бывают в разных кузовах, что логично, поэтому попробуем заполнить модой. Все же лучше, чем 10% данных выбрасывать

Проверим пропуски:

In [9]:
df.groupby('model')['vehicle_type'].first().isna().sum()
Out[9]:
0
In [10]:
df['vehicle_type'] = df['vehicle_type'].fillna(df.groupby('model')['vehicle_type'].transform(lambda x: x.mode()[0]))
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype 
---  ------              --------------   ----- 
 0   date_crawled        354369 non-null  object
 1   price               354369 non-null  int64 
 2   vehicle_type        354369 non-null  object
 3   registration_year   354369 non-null  int64 
 4   gearbox             334536 non-null  object
 5   power               354369 non-null  int64 
 6   model               354369 non-null  object
 7   kilometer           354369 non-null  int64 
 8   registration_month  354369 non-null  int64 
 9   fuel_type           321474 non-null  object
 10  brand               354369 non-null  object
 11  repaired            283215 non-null  object
 12  date_created        354369 non-null  object
 13  number_of_pictures  354369 non-null  int64 
 14  postal_code         354369 non-null  int64 
 15  last_seen           354369 non-null  object
dtypes: int64(7), object(9)
memory usage: 43.3+ MB

Далее тип коробки передач: для каждой модели он может быть любым так, что просто меняем на константу

In [11]:
df['gearbox'].unique()
Out[11]:
array(['manual', 'auto', nan], dtype=object)
In [12]:
df['gearbox'] = df['gearbox'].fillna('unknown')
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype 
---  ------              --------------   ----- 
 0   date_crawled        354369 non-null  object
 1   price               354369 non-null  int64 
 2   vehicle_type        354369 non-null  object
 3   registration_year   354369 non-null  int64 
 4   gearbox             354369 non-null  object
 5   power               354369 non-null  int64 
 6   model               354369 non-null  object
 7   kilometer           354369 non-null  int64 
 8   registration_month  354369 non-null  int64 
 9   fuel_type           321474 non-null  object
 10  brand               354369 non-null  object
 11  repaired            283215 non-null  object
 12  date_created        354369 non-null  object
 13  number_of_pictures  354369 non-null  int64 
 14  postal_code         354369 non-null  int64 
 15  last_seen           354369 non-null  object
dtypes: int64(7), object(9)
memory usage: 43.3+ MB

посмотрим на тип топлива

In [13]:
df['fuel_type'].unique()
Out[13]:
array(['petrol', 'gasoline', nan, 'lpg', 'other', 'hybrid', 'cng',
       'electric'], dtype=object)

Пропуски тут можно заполнить по моделям, но тут тоже одна модель может иметь множество различных типов топлива, так что заполним, как other, который и так есть в этом столбце

In [14]:
df['fuel_type'] = df['fuel_type'].fillna('other')
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype 
---  ------              --------------   ----- 
 0   date_crawled        354369 non-null  object
 1   price               354369 non-null  int64 
 2   vehicle_type        354369 non-null  object
 3   registration_year   354369 non-null  int64 
 4   gearbox             354369 non-null  object
 5   power               354369 non-null  int64 
 6   model               354369 non-null  object
 7   kilometer           354369 non-null  int64 
 8   registration_month  354369 non-null  int64 
 9   fuel_type           354369 non-null  object
 10  brand               354369 non-null  object
 11  repaired            283215 non-null  object
 12  date_created        354369 non-null  object
 13  number_of_pictures  354369 non-null  int64 
 14  postal_code         354369 non-null  int64 
 15  last_seen           354369 non-null  object
dtypes: int64(7), object(9)
memory usage: 43.3+ MB

И, наконец, информация о том, была ли машина в ремонте или нет.

Тут пропуск несет в себе смысл - нет записи - не было ремонтов, поэтому заменим пропуски на no

In [15]:
df['repaired'] = df['repaired'].fillna('no')
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype 
---  ------              --------------   ----- 
 0   date_crawled        354369 non-null  object
 1   price               354369 non-null  int64 
 2   vehicle_type        354369 non-null  object
 3   registration_year   354369 non-null  int64 
 4   gearbox             354369 non-null  object
 5   power               354369 non-null  int64 
 6   model               354369 non-null  object
 7   kilometer           354369 non-null  int64 
 8   registration_month  354369 non-null  int64 
 9   fuel_type           354369 non-null  object
 10  brand               354369 non-null  object
 11  repaired            354369 non-null  object
 12  date_created        354369 non-null  object
 13  number_of_pictures  354369 non-null  int64 
 14  postal_code         354369 non-null  int64 
 15  last_seen           354369 non-null  object
dtypes: int64(7), object(9)
memory usage: 43.3+ MB

Заполнили пропуски везде, причем для каждого из признака с пропусками было около 10% пропусков, поэтому удалять не хотелось бы

Работа с типами данных¶

In [16]:
df['date_crawled'] = pd.to_datetime(df['date_crawled'], format='%Y-%m-%d %H:%M:%S')
df['date_created'] = pd.to_datetime(df['date_created'], format='%Y-%m-%d %H:%M:%S')
df['last_seen'] = pd.to_datetime(df['last_seen'], format='%Y-%m-%d %H:%M:%S')
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
RangeIndex: 354369 entries, 0 to 354368
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype         
---  ------              --------------   -----         
 0   date_crawled        354369 non-null  datetime64[ns]
 1   price               354369 non-null  int64         
 2   vehicle_type        354369 non-null  object        
 3   registration_year   354369 non-null  int64         
 4   gearbox             354369 non-null  object        
 5   power               354369 non-null  int64         
 6   model               354369 non-null  object        
 7   kilometer           354369 non-null  int64         
 8   registration_month  354369 non-null  int64         
 9   fuel_type           354369 non-null  object        
 10  brand               354369 non-null  object        
 11  repaired            354369 non-null  object        
 12  date_created        354369 non-null  datetime64[ns]
 13  number_of_pictures  354369 non-null  int64         
 14  postal_code         354369 non-null  int64         
 15  last_seen           354369 non-null  datetime64[ns]
dtypes: datetime64[ns](3), int64(7), object(6)
memory usage: 43.3+ MB

Работа с дубликатами¶

Посмотрим на явные дубликаты и удалим их при необходимости

In [17]:
df.duplicated().sum()
Out[17]:
5
In [18]:
df = df.drop_duplicates().reset_index(drop=True)
df.duplicated().sum()
Out[18]:
0

Теперь посмотрим на неявные дубликаты в значениях столбцов:

In [19]:
def find_implicit_duplicates(df):
    for col in df.select_dtypes(exclude='number').columns:
        print(col)
        print(df.select_dtypes(exclude='number')[col].unique())
In [20]:
find_implicit_duplicates(df.select_dtypes(exclude='number').drop(columns=['date_crawled', 'date_created', 'last_seen']))

vehicle_type
['sedan' 'coupe' 'suv' 'small' 'convertible' 'bus' 'wagon' 'other']
gearbox
['manual' 'auto' 'unknown']
model
['golf' 'unknown' 'grand' 'fabia' '3er' '2_reihe' 'other' 'c_max'
 '3_reihe' 'passat' 'navara' 'ka' 'polo' 'twingo' 'a_klasse' 'scirocco'
 '5er' 'meriva' 'arosa' 'c4' 'civic' 'transporter' 'punto' 'e_klasse'
 'clio' 'kadett' 'kangoo' 'corsa' 'one' 'fortwo' '1er' 'b_klasse' 'signum'
 'astra' 'a8' 'jetta' 'fiesta' 'c_klasse' 'micra' 'vito' 'sprinter' '156'
 'escort' 'forester' 'xc_reihe' 'scenic' 'a4' 'a1' 'insignia' 'combo'
 'focus' 'tt' 'a6' 'jazz' 'omega' 'slk' '7er' '80' '147' '100' 'z_reihe'
 'sportage' 'sorento' 'v40' 'ibiza' 'mustang' 'eos' 'touran' 'getz' 'a3'
 'almera' 'megane' 'lupo' 'r19' 'zafira' 'caddy' 'mondeo' 'cordoba' 'colt'
 'impreza' 'vectra' 'berlingo' 'tiguan' 'i_reihe' 'espace' 'sharan'
 '6_reihe' 'panda' 'up' 'seicento' 'ceed' '5_reihe' 'yeti' 'octavia' 'mii'
 'rx_reihe' '6er' 'modus' 'fox' 'matiz' 'beetle' 'c1' 'rio' 'touareg'
 'logan' 'spider' 'cuore' 's_max' 'a2' 'galaxy' 'c3' 'viano' 's_klasse'
 '1_reihe' 'avensis' 'roomster' 'sl' 'kaefer' 'santa' 'cooper' 'leon'
 '4_reihe' 'a5' '500' 'laguna' 'ptcruiser' 'clk' 'primera' 'x_reihe'
 'exeo' '159' 'transit' 'juke' 'qashqai' 'carisma' 'accord' 'corolla'
 'lanos' 'phaeton' 'verso' 'swift' 'rav' 'picanto' 'boxster' 'kalos'
 'superb' 'stilo' 'alhambra' 'mx_reihe' 'roadster' 'ypsilon' 'cayenne'
 'galant' 'justy' '90' 'sirion' 'crossfire' 'agila' 'duster' 'cr_reihe'
 'v50' 'c_reihe' 'v_klasse' 'm_klasse' 'yaris' 'c5' 'aygo' 'cc' 'carnival'
 'fusion' '911' 'bora' 'forfour' 'm_reihe' 'cl' 'tigra' '300c' 'spark'
 'v70' 'kuga' 'x_type' 'ducato' 's_type' 'x_trail' 'toledo' 'altea'
 'voyager' 'calibra' 'bravo' 'antara' 'tucson' 'citigo' 'jimny' 'wrangler'
 'lybra' 'q7' 'lancer' 'captiva' 'c2' 'discovery' 'freelander' 'sandero'
 'note' '900' 'cherokee' 'clubman' 'samara' 'defender' '601' 'cx_reihe'
 'legacy' 'pajero' 'auris' 'niva' 's60' 'nubira' 'vivaro' 'g_klasse'
 'lodgy' '850' 'range_rover' 'q3' 'serie_2' 'glk' 'charade' 'croma'
 'outlander' 'doblo' 'musa' 'move' '9000' 'v60' '145' 'aveo' '200' 'b_max'
 'range_rover_sport' 'terios' 'rangerover' 'q5' 'range_rover_evoque'
 'materia' 'delta' 'gl' 'kalina' 'amarok' 'elefantino' 'i3' 'kappa'
 'serie_3' 'serie_1']
fuel_type
['petrol' 'gasoline' 'other' 'lpg' 'hybrid' 'cng' 'electric']
brand
['volkswagen' 'audi' 'jeep' 'skoda' 'bmw' 'peugeot' 'ford' 'mazda'
 'nissan' 'renault' 'mercedes_benz' 'opel' 'seat' 'citroen' 'honda' 'fiat'
 'mini' 'smart' 'hyundai' 'sonstige_autos' 'alfa_romeo' 'subaru' 'volvo'
 'mitsubishi' 'kia' 'suzuki' 'lancia' 'toyota' 'chevrolet' 'dacia'
 'daihatsu' 'trabant' 'saab' 'chrysler' 'jaguar' 'daewoo' 'porsche'
 'rover' 'land_rover' 'lada']
repaired
['no' 'yes']

Замечаем gasoline - petrol (означают бензин) в колонке и fuel_type и rangerover - range_rover (одна модель) в колонке . Избавимсяmodel

In [21]:
df = df.replace({'gasoline': 'petrol', 'rangerover': 'range_rover'})
find_implicit_duplicates(df.select_dtypes(exclude='number').drop(columns=['date_crawled', 'date_created', 'last_seen']))

vehicle_type
['sedan' 'coupe' 'suv' 'small' 'convertible' 'bus' 'wagon' 'other']
gearbox
['manual' 'auto' 'unknown']
model
['golf' 'unknown' 'grand' 'fabia' '3er' '2_reihe' 'other' 'c_max'
 '3_reihe' 'passat' 'navara' 'ka' 'polo' 'twingo' 'a_klasse' 'scirocco'
 '5er' 'meriva' 'arosa' 'c4' 'civic' 'transporter' 'punto' 'e_klasse'
 'clio' 'kadett' 'kangoo' 'corsa' 'one' 'fortwo' '1er' 'b_klasse' 'signum'
 'astra' 'a8' 'jetta' 'fiesta' 'c_klasse' 'micra' 'vito' 'sprinter' '156'
 'escort' 'forester' 'xc_reihe' 'scenic' 'a4' 'a1' 'insignia' 'combo'
 'focus' 'tt' 'a6' 'jazz' 'omega' 'slk' '7er' '80' '147' '100' 'z_reihe'
 'sportage' 'sorento' 'v40' 'ibiza' 'mustang' 'eos' 'touran' 'getz' 'a3'
 'almera' 'megane' 'lupo' 'r19' 'zafira' 'caddy' 'mondeo' 'cordoba' 'colt'
 'impreza' 'vectra' 'berlingo' 'tiguan' 'i_reihe' 'espace' 'sharan'
 '6_reihe' 'panda' 'up' 'seicento' 'ceed' '5_reihe' 'yeti' 'octavia' 'mii'
 'rx_reihe' '6er' 'modus' 'fox' 'matiz' 'beetle' 'c1' 'rio' 'touareg'
 'logan' 'spider' 'cuore' 's_max' 'a2' 'galaxy' 'c3' 'viano' 's_klasse'
 '1_reihe' 'avensis' 'roomster' 'sl' 'kaefer' 'santa' 'cooper' 'leon'
 '4_reihe' 'a5' '500' 'laguna' 'ptcruiser' 'clk' 'primera' 'x_reihe'
 'exeo' '159' 'transit' 'juke' 'qashqai' 'carisma' 'accord' 'corolla'
 'lanos' 'phaeton' 'verso' 'swift' 'rav' 'picanto' 'boxster' 'kalos'
 'superb' 'stilo' 'alhambra' 'mx_reihe' 'roadster' 'ypsilon' 'cayenne'
 'galant' 'justy' '90' 'sirion' 'crossfire' 'agila' 'duster' 'cr_reihe'
 'v50' 'c_reihe' 'v_klasse' 'm_klasse' 'yaris' 'c5' 'aygo' 'cc' 'carnival'
 'fusion' '911' 'bora' 'forfour' 'm_reihe' 'cl' 'tigra' '300c' 'spark'
 'v70' 'kuga' 'x_type' 'ducato' 's_type' 'x_trail' 'toledo' 'altea'
 'voyager' 'calibra' 'bravo' 'antara' 'tucson' 'citigo' 'jimny' 'wrangler'
 'lybra' 'q7' 'lancer' 'captiva' 'c2' 'discovery' 'freelander' 'sandero'
 'note' '900' 'cherokee' 'clubman' 'samara' 'defender' '601' 'cx_reihe'
 'legacy' 'pajero' 'auris' 'niva' 's60' 'nubira' 'vivaro' 'g_klasse'
 'lodgy' '850' 'range_rover' 'q3' 'serie_2' 'glk' 'charade' 'croma'
 'outlander' 'doblo' 'musa' 'move' '9000' 'v60' '145' 'aveo' '200' 'b_max'
 'range_rover_sport' 'terios' 'q5' 'range_rover_evoque' 'materia' 'delta'
 'gl' 'kalina' 'amarok' 'elefantino' 'i3' 'kappa' 'serie_3' 'serie_1']
fuel_type
['petrol' 'other' 'lpg' 'hybrid' 'cng' 'electric']
brand
['volkswagen' 'audi' 'jeep' 'skoda' 'bmw' 'peugeot' 'ford' 'mazda'
 'nissan' 'renault' 'mercedes_benz' 'opel' 'seat' 'citroen' 'honda' 'fiat'
 'mini' 'smart' 'hyundai' 'sonstige_autos' 'alfa_romeo' 'subaru' 'volvo'
 'mitsubishi' 'kia' 'suzuki' 'lancia' 'toyota' 'chevrolet' 'dacia'
 'daihatsu' 'trabant' 'saab' 'chrysler' 'jaguar' 'daewoo' 'porsche'
 'rover' 'land_rover' 'lada']
repaired
['no' 'yes']

Теперь посмотрим на неявные дубликаты с другой стороны - попробуем исключить информацию о человеке, и о базе данных а оставить только о машине. Посмотрим:

In [22]:
df.head()
Out[22]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
0 2016-03-24 11:52:17 480 sedan 1993 manual 0 golf 150000 0 petrol volkswagen no 2016-03-24 0 70435 2016-04-07 03:16:57
1 2016-03-24 10:58:45 18300 coupe 2011 manual 190 unknown 125000 5 petrol audi yes 2016-03-24 0 66954 2016-04-07 01:46:50
2 2016-03-14 12:52:21 9800 suv 2004 auto 163 grand 125000 8 petrol jeep no 2016-03-14 0 90480 2016-04-05 12:47:46
3 2016-03-17 16:54:04 1500 small 2001 manual 75 golf 150000 6 petrol volkswagen no 2016-03-17 0 91074 2016-03-17 17:40:17
4 2016-03-31 17:25:20 3600 small 2008 manual 69 fabia 90000 7 petrol skoda no 2016-03-31 0 60437 2016-04-06 10:17:21

Оставим дату в публикации фичах, потому что от нее может зависеть цена (инфляция и т.д).

In [23]:
df.drop(columns=['date_crawled', 'number_of_pictures', 'postal_code', 'last_seen', 'date_created']).duplicated().sum()
Out[23]:
31181
In [24]:
df.drop(columns=['date_crawled', 'number_of_pictures', 'postal_code', 'last_seen', 'date_created', 'price']).duplicated().sum()
Out[24]:
111250

Если дропать таргет в том числе, то у нас 111000+ повторов. То есть в датасете есть машины с абсолютно с одинаковыми хакартеристиками, но с разной ценой. Это даже обосновано, потому что машины, которые продаются +- зачастую одинаковые (даже абсолютно), но цену каждый ставит свою (кому-то надо срочно продать, кто-то перекуп), поэтому одинаковые авто с разной ценой оставим в датасете

In [25]:
df = df.drop_duplicates(subset=
                        df.drop(columns=['date_crawled', 'number_of_pictures', 'postal_code', 'last_seen', 'date_created']).columns).\
                        reset_index(drop=True)
df.drop(columns=['date_crawled', 'number_of_pictures', 'postal_code', 'last_seen', 'date_created']).duplicated().sum()
Out[25]:
0

Исследовательский анализ данных¶

In [26]:
def print_hist_box(df, bins=50):
    for col in df.columns:
        print(df[col].describe())
        f, (ax_box, ax_hist) = plt.subplots(2, sharex=True, 
                                        gridspec_kw={"height_ratios": (.15, .85)})
    
        sns.boxplot(x=df[col], ax=ax_box)
        ax_box.set_title('Боксплот и распределение призанака ' + col)
        ax_box.set_xlabel('')
        
        plt.ylabel('Количество элементов признака ' + col)
        plt.xlabel('Значения элементов признака ' + col)
        sns.histplot(x=df[col], bins=bins, kde=True, ax=ax_hist)
    
        ax_box.set(yticks=[])
        sns.despine(ax=ax_hist)
        sns.despine(ax=ax_box, left=True)
        plt.show()
In [27]:
def fmt(x): #func to determine labels on pie plot
    return '{:.1f}%\n{:.2f}'.format(x, total * x / 100)
In [28]:
def print_pie_bar(df):
    for col in df.columns:
        print(df[col].describe())
        plt.Figure(figsize=(30, 20))
        sns.set_theme(rc={'figure.figsize':(11.7,8.27)})
        ax = sns.countplot(x=df[col], order=df[col].value_counts().index)
        for rect in ax.patches:
            ax.text(rect.get_x() + rect.get_width() / 2, rect.get_height() + 0.75,rect.get_height(), horizontalalignment='center', fontsize=11)
        plt.ylabel('Количество')
        plt.xlabel('Значение')
        plt.title('Столбчатая диаграмма признака ' + col)
        ax.tick_params(axis='x', labelrotation=90)
        plt.show()
        global total
        total = df[col].count()
        df[col].value_counts().plot(kind='pie', autopct=fmt)
        plt.title('Круговая диаграмма признака ' + col)
        plt.ylabel('')
        plt.show()
In [29]:
df.head()
Out[29]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
0 2016-03-24 11:52:17 480 sedan 1993 manual 0 golf 150000 0 petrol volkswagen no 2016-03-24 0 70435 2016-04-07 03:16:57
1 2016-03-24 10:58:45 18300 coupe 2011 manual 190 unknown 125000 5 petrol audi yes 2016-03-24 0 66954 2016-04-07 01:46:50
2 2016-03-14 12:52:21 9800 suv 2004 auto 163 grand 125000 8 petrol jeep no 2016-03-14 0 90480 2016-04-05 12:47:46
3 2016-03-17 16:54:04 1500 small 2001 manual 75 golf 150000 6 petrol volkswagen no 2016-03-17 0 91074 2016-03-17 17:40:17
4 2016-03-31 17:25:20 3600 small 2008 manual 69 fabia 90000 7 petrol skoda no 2016-03-31 0 60437 2016-04-06 10:17:21
In [30]:
#year and month are categorial, postal code is non informative
print_hist_box(df.select_dtypes(include='number').drop(columns=['registration_year', 'registration_month', 'postal_code'])) 

count    323183.000000
mean       4409.367857
std        4523.666589
min           0.000000
25%        1000.000000
50%        2700.000000
75%        6390.000000
max       20000.000000
Name: price, dtype: float64

count    323183.000000
mean        110.290458
std         196.895182
min           0.000000
25%          69.000000
50%         105.000000
75%         141.000000
max       20000.000000
Name: power, dtype: float64

count    323183.000000
mean     128056.905840
std       38017.336057
min        5000.000000
25%      125000.000000
50%      150000.000000
75%      150000.000000
max      150000.000000
Name: kilometer, dtype: float64

count    323183.0
mean          0.0
std           0.0
min           0.0
25%           0.0
50%           0.0
75%           0.0
max           0.0
Name: number_of_pictures, dtype: float64
  • price - таргет имеет ненормальное распределение, попробуем прологарифмировать его в следющем пункте, чтоб получить нормальное, потому что кто бы что не говорил, а в задачах регрессии лучше, чтобы таргет имел нормальное распределение
In [31]:
df[df['price'] < 500]
Out[31]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
0 2016-03-24 11:52:17 480 sedan 1993 manual 0 golf 150000 0 petrol volkswagen no 2016-03-24 0 70435 2016-04-07 03:16:57
7 2016-03-21 18:54:38 0 sedan 1980 manual 50 other 40000 7 petrol volkswagen no 2016-03-21 0 19348 2016-03-25 16:47:58
15 2016-03-11 21:39:15 450 small 1910 unknown 0 ka 5000 0 petrol ford no 2016-03-11 0 24148 2016-03-19 08:46:47
16 2016-04-01 12:46:46 300 small 2016 unknown 60 polo 150000 0 petrol volkswagen no 2016-04-01 0 38871 2016-04-01 12:46:46
23 2016-03-12 19:43:07 450 small 1997 manual 50 arosa 150000 5 petrol seat no 2016-03-12 0 9526 2016-03-21 01:46:11
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
323142 2016-03-15 19:57:11 400 wagon 1991 manual 0 legacy 150000 0 petrol subaru no 2016-03-15 0 24558 2016-03-19 15:49:00
323150 2016-03-30 20:55:30 350 small 1996 unknown 65 punto 150000 0 other fiat no 2016-03-30 0 25436 2016-04-07 13:50:41
323155 2016-04-04 14:41:28 390 small 1997 auto 0 corsa 100000 6 petrol opel yes 2016-04-04 0 17509 2016-04-06 15:46:11
323156 2016-03-31 19:52:33 180 sedan 1995 unknown 0 unknown 125000 3 petrol opel no 2016-03-31 0 41470 2016-04-06 14:18:04
323178 2016-03-21 09:50:58 0 sedan 2005 manual 0 colt 150000 7 petrol mitsubishi yes 2016-03-21 0 2694 2016-03-21 10:42:49

33208 rows × 16 columns

Тут придется удалить 34000+ строк :( потому что как ни крути, а это либо объявления с ошибкой, либо как-то странно проданные автомобили, но восстановить цену точно не получится. Даже если это и реальные цены по каким то причинам, то эти причины в датасете, как правило, не указаны, так что эти машины будут вносить сильный шум. А так как это таргет, то и экспериментировать со вставкой среднего вместо 0 и т.д. не стоит. Теряем примерно 9.5 % данных. То же самое можно сказть и про аномально высокие цены машины, но, просмотрев их, я увидел там бмв, форд мустанг и так далее. Иногда проскакивают конечно и выбросы, но все таки все машины с высокой ценой удалять думаю не стоит, несмотря на некоторые выбросы, хотя на 2016 год 20 000 евро это 1,5 млн. руб, так что их не трогаем

In [32]:
df = df.drop(df[df['price'] < 500].index)
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 289975 entries, 1 to 323182
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype         
---  ------              --------------   -----         
 0   date_crawled        289975 non-null  datetime64[ns]
 1   price               289975 non-null  int64         
 2   vehicle_type        289975 non-null  object        
 3   registration_year   289975 non-null  int64         
 4   gearbox             289975 non-null  object        
 5   power               289975 non-null  int64         
 6   model               289975 non-null  object        
 7   kilometer           289975 non-null  int64         
 8   registration_month  289975 non-null  int64         
 9   fuel_type           289975 non-null  object        
 10  brand               289975 non-null  object        
 11  repaired            289975 non-null  object        
 12  date_created        289975 non-null  datetime64[ns]
 13  number_of_pictures  289975 non-null  int64         
 14  postal_code         289975 non-null  int64         
 15  last_seen           289975 non-null  datetime64[ns]
dtypes: datetime64[ns](3), int64(7), object(6)
memory usage: 37.6+ MB
In [33]:
print_hist_box(df['price'].to_frame())

count    289975.000000
mean       4891.624237
std        4532.157376
min         500.000000
25%        1490.000000
50%        3200.000000
75%        6950.000000
max       20000.000000
Name: price, dtype: float64
  • power - мощность в л.с. Видны явные выбросы. Посмотрим на них
In [34]:
df[(df['power'] > 500) & (df['power'] < 1000)].head(10)
Out[34]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
4052 2016-04-03 20:31:00 3100 sedan 2005 manual 953 colt 150000 4 petrol mitsubishi no 2016-04-03 0 60326 2016-04-07 14:56:46
6278 2016-03-31 23:50:47 599 small 2002 manual 603 matiz 5000 11 petrol chevrolet yes 2016-03-31 0 44379 2016-04-01 03:41:52
6482 2016-03-14 15:54:34 3000 small 2009 manual 771 punto 125000 0 petrol fiat no 2016-03-14 0 40721 2016-03-14 15:54:34
6615 2016-03-31 19:48:22 600 small 1996 manual 603 corsa 150000 8 petrol opel yes 2016-03-31 0 70327 2016-04-06 14:17:51
8026 2016-03-15 13:49:25 500 small 2002 manual 620 ypsilon 150000 12 petrol lancia no 2016-03-15 0 55566 2016-04-06 03:15:27
12668 2016-03-09 18:43:44 3500 convertible 2003 manual 952 ka 70000 5 petrol ford no 2016-03-09 0 26903 2016-03-12 04:16:07
13294 2016-03-31 12:38:14 18500 small 2002 auto 600 s_type 150000 12 other jaguar no 2016-03-31 0 13595 2016-04-06 04:46:34
14460 2016-03-12 09:55:06 599 small 2018 manual 599 twingo 150000 0 other renault no 2016-03-12 0 47138 2016-04-06 01:45:44
17374 2016-03-23 18:59:00 15500 coupe 2009 auto 507 m_reihe 150000 1 petrol bmw yes 2016-03-23 0 74254 2016-03-31 07:44:43
19957 2016-03-21 10:37:15 18500 suv 2006 auto 521 cayenne 150000 5 petrol porsche no 2016-03-21 0 24939 2016-04-06 03:16:48
In [35]:
df[df['power'] > 10000].head(10)
Out[35]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
24963 2016-03-28 19:57:39 10900 bus 2009 manual 10520 caddy 150000 6 petrol volkswagen no 2016-03-28 0 36272 2016-04-07 02:47:02
44290 2016-04-07 07:36:38 15800 convertible 2014 auto 10218 fortwo 30000 3 petrol smart no 2016-04-06 0 81373 2016-04-07 07:36:38
55808 2016-04-01 21:55:58 1995 wagon 2002 manual 11530 focus 150000 1 petrol ford no 2016-04-01 0 35759 2016-04-05 14:44:36
61606 2016-03-27 18:47:59 2200 small 1999 manual 12012 polo 150000 3 petrol volkswagen no 2016-03-27 0 9526 2016-04-01 19:44:55
62572 2016-03-28 11:49:56 3250 sedan 2001 auto 17932 omega 150000 6 petrol opel no 2016-03-28 0 86641 2016-04-06 14:17:21
75819 2016-03-25 13:36:57 850 sedan 2000 manual 12510 astra 30000 10 other opel no 2016-03-25 0 23611 2016-03-31 20:45:39
82494 2016-03-28 10:49:33 1999 sedan 1991 auto 10912 unknown 150000 0 petrol mercedes_benz no 2016-03-28 0 88069 2016-03-30 01:15:32
93449 2016-03-16 13:46:18 1380 convertible 2001 auto 10710 megane 150000 10 other renault no 2016-03-16 0 71282 2016-03-19 10:45:58
93653 2016-03-12 10:36:18 4700 bus 1997 manual 10522 transporter 150000 0 petrol volkswagen no 2016-03-12 0 87437 2016-03-12 10:36:18
95559 2016-03-31 18:54:51 5500 wagon 2010 manual 11509 ceed 150000 9 other kia no 2016-03-31 0 15907 2016-04-06 13:15:34

можем поправить выбросы сократив порядок больших, но некоторые модели и правда не являются выбросами - например порш кайен с 500+ л.с. вполне нормальная практика. Поэтому чтоб потерять минимум информации сначала заменим на таких выбивающихся моделях этот показатель на медианный по модели (среднее будет смещено как раз из-за выбросов)

In [36]:
df.loc[df['power'] < 10, 'power'] = df.groupby('model')['power'].transform('median')
df[df['power'] < 10]
Out[36]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
219458 2016-03-30 11:39:08 3800 wagon 1978 manual 0.0 serie_1 30000 0 petrol land_rover no 2016-03-30 0 49824 2016-03-30 11:39:08
In [37]:
df.loc[df['power'] > 500, 'power'] = df.groupby('model')['power'].transform('median')
df[df['power'] > 500]
Out[37]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
In [38]:
print_hist_box(df['power'].to_frame())

count    289975.000000
mean        121.013531
std          52.361346
min           0.000000
25%          82.000000
50%         111.000000
75%         150.000000
max         500.000000
Name: power, dtype: float64

У нас есть одно редкое авто, так еще и с ошибкой. Удаляем его

In [39]:
df.loc[df['power'] < 10].head(10)
Out[39]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
219458 2016-03-30 11:39:08 3800 wagon 1978 manual 0.0 serie_1 30000 0 petrol land_rover no 2016-03-30 0 49824 2016-03-30 11:39:08
In [40]:
df = df.drop(df[df['power'] < 10].index)
df[df['power'] < 10]
Out[40]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
In [41]:
print_hist_box(df['power'].to_frame())

count    289974.000000
mean        121.013949
std          52.360954
min          10.000000
25%          82.000000
50%         111.000000
75%         150.000000
max         500.000000
Name: power, dtype: float64

Оставшиеся выбросы не являются аномалиями, так что оставить можно

  • kilometer - пробег - распределение не являтся нормальным, причем больше, чем у половины машин пробег строго равен 150 000. В целом действительности может соответствовать, но значение, по-видимому, округленное. Выбросы аномалиями не являются, так что оставляем

И ни для одной машины не указыно ни одной фотографии, так что этот признак можно убать, полную работу с фичами произведем на 3 шаге

In [42]:
df.head()
Out[42]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
1 2016-03-24 10:58:45 18300 coupe 2011 manual 190.0 unknown 125000 5 petrol audi yes 2016-03-24 0 66954 2016-04-07 01:46:50
2 2016-03-14 12:52:21 9800 suv 2004 auto 163.0 grand 125000 8 petrol jeep no 2016-03-14 0 90480 2016-04-05 12:47:46
3 2016-03-17 16:54:04 1500 small 2001 manual 75.0 golf 150000 6 petrol volkswagen no 2016-03-17 0 91074 2016-03-17 17:40:17
4 2016-03-31 17:25:20 3600 small 2008 manual 69.0 fabia 90000 7 petrol skoda no 2016-03-31 0 60437 2016-04-06 10:17:21
5 2016-04-04 17:36:23 650 sedan 1995 manual 102.0 3er 150000 10 petrol bmw yes 2016-04-04 0 33775 2016-04-06 19:17:07

Посмотрим на даты публикации объявлений. Это нам нужно для последющего анализа

In [43]:
sorted(df['date_created'].unique())
Out[43]:
[Timestamp('2014-03-10 00:00:00'),
 Timestamp('2015-03-20 00:00:00'),
 Timestamp('2015-06-18 00:00:00'),
 Timestamp('2015-08-07 00:00:00'),
 Timestamp('2015-08-10 00:00:00'),
 Timestamp('2015-09-04 00:00:00'),
 Timestamp('2015-09-09 00:00:00'),
 Timestamp('2015-11-02 00:00:00'),
 Timestamp('2015-11-08 00:00:00'),
 Timestamp('2015-11-10 00:00:00'),
 Timestamp('2015-11-12 00:00:00'),
 Timestamp('2015-11-17 00:00:00'),
 Timestamp('2015-11-23 00:00:00'),
 Timestamp('2015-11-24 00:00:00'),
 Timestamp('2015-12-05 00:00:00'),
 Timestamp('2015-12-06 00:00:00'),
 Timestamp('2015-12-17 00:00:00'),
 Timestamp('2015-12-27 00:00:00'),
 Timestamp('2015-12-30 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-02 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-03 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-06 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-07 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-08 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-10 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-13 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-15 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-16 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-17 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-18 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-19 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-22 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-23 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-24 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-25 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-26 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-27 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-28 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-29 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-30 00:00:00'),
 Timestamp('2016-01-31 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-01 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-02 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-03 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-05 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-06 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-07 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-08 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-09 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-10 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-11 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-12 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-13 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-14 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-15 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-16 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-17 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-18 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-19 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-20 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-21 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-22 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-23 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-24 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-25 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-26 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-27 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-28 00:00:00'),
 Timestamp('2016-02-29 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-01 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-02 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-03 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-04 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-05 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-06 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-07 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-08 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-09 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-10 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-11 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-12 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-13 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-14 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-15 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-16 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-17 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-18 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-19 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-20 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-21 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-22 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-23 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-24 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-25 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-26 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-27 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-28 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-29 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-30 00:00:00'),
 Timestamp('2016-03-31 00:00:00'),
 Timestamp('2016-04-01 00:00:00'),
 Timestamp('2016-04-02 00:00:00'),
 Timestamp('2016-04-03 00:00:00'),
 Timestamp('2016-04-04 00:00:00'),
 Timestamp('2016-04-05 00:00:00'),
 Timestamp('2016-04-06 00:00:00'),
 Timestamp('2016-04-07 00:00:00')]

видим объявления с марта 2014 по апрель 2016

In [44]:
print_pie_bar(df[['vehicle_type', 'registration_year', 'gearbox', 'model', 'registration_month', 'fuel_type', 'brand', 'repaired']])

count     289974
unique         8
top        sedan
freq       91340
Name: vehicle_type, dtype: object

count    289974.000000
mean       2004.184858
std          67.681186
min        1000.000000
25%        1999.000000
50%        2004.000000
75%        2008.000000
max        9999.000000
Name: registration_year, dtype: float64

count     289974
unique         3
top       manual
freq      220183
Name: gearbox, dtype: object

count     289974
unique       249
top         golf
freq       23364
Name: model, dtype: object

count    289974.000000
mean          5.880065
std           3.648074
min           0.000000
25%           3.000000
50%           6.000000
75%           9.000000
max          12.000000
Name: registration_month, dtype: float64

count     289974
unique         6
top       petrol
freq      261973
Name: fuel_type, dtype: object

count         289974
unique            40
top       volkswagen
freq           61814
Name: brand, dtype: object

count     289974
unique         2
top           no
freq      264826
Name: repaired, dtype: object

Интересная картина в некоторых местах. Пойдем разбираться по одному:

  • с типом кузова все хорошо, сюрпризов нет

Далее год регистрации - год регистрации (и месяц) не может быть больше года и месяца даты публикации, потому что мы же не можем продавать машину, которую зарегистрировали в будующем - поэтому сменим для таких автомобилей год и месяц на дату публикации (может какие-то перекупы, сегодня купили, помыли, и тут же перепродают)=)

In [45]:
df[df['registration_year'] > 2016]
Out[45]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
22 2016-03-23 14:52:51 2900 bus 2018 manual 90.0 meriva 150000 5 petrol opel no 2016-03-23 0 49716 2016-03-31 01:16:33
26 2016-03-10 19:38:18 5555 sedan 2017 manual 125.0 c4 125000 4 other citroen no 2016-03-10 0 31139 2016-03-16 09:16:46
48 2016-03-25 14:40:12 7750 sedan 2017 manual 80.0 golf 100000 1 petrol volkswagen no 2016-03-25 0 48499 2016-03-31 21:47:44
51 2016-03-07 18:57:08 2000 small 2017 manual 90.0 punto 150000 11 petrol fiat yes 2016-03-07 0 66115 2016-03-07 18:57:08
57 2016-03-10 20:53:19 2399 sedan 2018 manual 64.0 other 125000 3 other seat no 2016-03-10 0 33397 2016-03-25 10:17:37
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
322975 2016-03-11 15:49:51 3600 bus 2017 manual 86.0 transit 150000 5 petrol ford no 2016-03-11 0 32339 2016-03-12 05:45:02
322998 2016-03-29 16:47:29 1000 wagon 2017 manual 101.0 a4 150000 9 other audi no 2016-03-29 0 38315 2016-04-06 02:44:27
323046 2016-03-17 00:56:26 2140 small 2018 manual 80.0 fiesta 150000 6 other ford no 2016-03-17 0 44866 2016-03-29 15:45:04
323090 2016-03-25 09:37:59 1250 small 2018 unknown 60.0 corsa 150000 0 petrol opel no 2016-03-25 0 45527 2016-04-06 07:46:13
323119 2016-03-05 14:55:29 5000 sedan 2017 manual 120.0 other 150000 7 other citroen yes 2016-03-05 0 15518 2016-04-05 11:48:09

12360 rows × 16 columns

In [46]:
df['registration_year'] = df.apply(lambda x: x['date_created'].year 
                                       if x['registration_year'] > x['date_created'].year
                                       else x['registration_year'], axis=1)
df[df['registration_year'] > df['date_created'].dt.year]
Out[46]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
In [47]:
df[df['registration_year'] < 1960]
Out[47]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
1925 2016-03-25 15:58:21 7000 suv 1945 manual 48.0 other 150000 2 petrol volkswagen no 2016-03-25 0 58135 2016-03-25 15:58:21
2270 2016-03-15 21:44:32 1800 convertible 1925 unknown 90.0 unknown 5000 1 other sonstige_autos no 2016-03-15 0 79288 2016-04-07 05:15:34
3329 2016-03-15 21:36:20 10500 sedan 1955 manual 30.0 other 60000 0 petrol ford no 2016-03-15 0 53498 2016-04-07 08:16:11
10133 2016-03-27 13:59:08 1250 sedan 1910 unknown 111.0 other 5000 0 other audi no 2016-03-27 0 18445 2016-04-07 10:45:31
12919 2016-03-07 14:38:00 11000 other 1955 manual 40.0 unknown 50000 1 petrol sonstige_autos no 2016-03-07 0 59556 2016-03-14 06:44:36
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
320483 2016-03-27 20:45:09 17500 sedan 1954 manual 52.0 other 20000 7 petrol citroen no 2016-03-27 0 55270 2016-04-05 18:47:03
320577 2016-03-09 21:56:01 5500 bus 1956 manual 37.0 unknown 60000 4 petrol sonstige_autos no 2016-03-09 0 1900 2016-04-06 02:17:54
320911 2016-03-12 00:57:39 11500 sedan 1800 unknown 16.0 other 5000 6 petrol fiat no 2016-03-11 0 16515 2016-04-05 19:47:27
322480 2016-03-16 21:56:55 6000 sedan 1937 manual 38.0 other 5000 0 petrol mercedes_benz no 2016-03-16 0 23936 2016-03-30 18:47:41
323141 2016-03-07 19:58:44 3300 coupe 1957 manual 40.0 other 100000 11 petrol trabant no 2016-03-07 0 10317 2016-03-08 06:45:48

259 rows × 16 columns

И откинем соответственно совсем древние автомобили, а вернее ошибочно древние, 300 строк - просто удалим

In [48]:
df = df.drop(df[df['registration_year'] < 1960].index)
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 289715 entries, 1 to 323182
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype         
---  ------              --------------   -----         
 0   date_crawled        289715 non-null  datetime64[ns]
 1   price               289715 non-null  int64         
 2   vehicle_type        289715 non-null  object        
 3   registration_year   289715 non-null  int64         
 4   gearbox             289715 non-null  object        
 5   power               289715 non-null  float64       
 6   model               289715 non-null  object        
 7   kilometer           289715 non-null  int64         
 8   registration_month  289715 non-null  int64         
 9   fuel_type           289715 non-null  object        
 10  brand               289715 non-null  object        
 11  repaired            289715 non-null  object        
 12  date_created        289715 non-null  datetime64[ns]
 13  number_of_pictures  289715 non-null  int64         
 14  postal_code         289715 non-null  int64         
 15  last_seen           289715 non-null  datetime64[ns]
dtypes: datetime64[ns](3), float64(1), int64(6), object(6)
memory usage: 37.6+ MB

Проделаем то же самое теперь по месяцам

In [49]:
df[(df['registration_year'] == df['date_created'].dt.year) & (df['date_created'].dt.month < df['registration_month'])]
Out[49]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
22 2016-03-23 14:52:51 2900 bus 2016 manual 90.0 meriva 150000 5 petrol opel no 2016-03-23 0 49716 2016-03-31 01:16:33
26 2016-03-10 19:38:18 5555 sedan 2016 manual 125.0 c4 125000 4 other citroen no 2016-03-10 0 31139 2016-03-16 09:16:46
31 2016-03-29 16:57:02 899 small 2016 manual 60.0 clio 150000 6 petrol renault no 2016-03-29 0 37075 2016-03-29 17:43:07
51 2016-03-07 18:57:08 2000 small 2016 manual 90.0 punto 150000 11 petrol fiat yes 2016-03-07 0 66115 2016-03-07 18:57:08
155 2016-03-09 12:53:53 14500 suv 2016 manual 136.0 sportage 125000 5 petrol kia no 2016-03-09 0 49696 2016-04-05 23:45:15
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
323017 2016-03-29 19:50:03 3000 sedan 2016 manual 82.0 colt 150000 8 petrol mitsubishi no 2016-03-29 0 45472 2016-04-06 05:46:43
323042 2016-03-10 23:36:19 1350 coupe 2016 manual 184.0 clk 150000 8 other mercedes_benz yes 2016-03-10 0 26427 2016-03-13 02:45:51
323046 2016-03-17 00:56:26 2140 small 2016 manual 80.0 fiesta 150000 6 other ford no 2016-03-17 0 44866 2016-03-29 15:45:04
323119 2016-03-05 14:55:29 5000 sedan 2016 manual 120.0 other 150000 7 other citroen yes 2016-03-05 0 15518 2016-04-05 11:48:09
323176 2016-03-09 13:37:43 5250 wagon 2016 auto 150.0 159 150000 12 other alfa_romeo no 2016-03-09 0 51371 2016-03-13 01:44:13

10971 rows × 16 columns

In [50]:
df['registration_month'] = df.apply(lambda x: x['date_created'].month 
                                       if x['registration_month'] > x['date_created'].month
                                       else x['registration_month'], axis=1)
df[df['registration_month'] > df['date_created'].dt.month]
Out[50]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
In [51]:
print_pie_bar(df['registration_year'].to_frame())

count    289715.000000
mean       2003.462196
std           7.024391
min        1960.000000
25%        1999.000000
50%        2004.000000
75%        2008.000000
max        2016.000000
Name: registration_year, dtype: float64

Чуть перестроим пайплот:

In [52]:
tmp = df['registration_year'].apply(lambda x: 'old' if x < 2000 else x)
print_pie_bar(tmp.to_frame())

count     289715
unique        18
top          old
freq       73881
Name: registration_year, dtype: object

На рынке представлено порядка 25% старых автомобилей, что ожидаемо. Объединение можно было бы не делать, но так читаемее

По моделям нет смысла что-то перестраивать, если только взять и построить топ 10 продаваемых моделей

In [53]:
total = df['model'].count()
df['model'].value_counts().head(10).plot(kind='pie', autopct=fmt)
plt.title('Круговая диаграмма признака model')
plt.ylabel('')
plt.show()
  • тип топлива - fuel_type все нормально, без неожиданностей - в основном бензин или газ
  • тип коробки передач тоже без сюрпризов - в основном на механике
  • по брендам тоже, но явный лидер рынка - фольцваген
  • основная часть машин в ремонте не была
  • присутствует нулевой месяц, что странно, скорее всего это заглушка на случай отстутсвия месяца в объявлении оставим пока так

Я постарался сохранить максимальное количество данных с минимальными искажениями... Надеюсь получилось)

Корреляционный анализ данных¶

Распределения признаков нормальным не является, так что сразу построим Фk

In [54]:
df.head()
Out[54]:
date_crawled price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired date_created number_of_pictures postal_code last_seen
1 2016-03-24 10:58:45 18300 coupe 2011 manual 190.0 unknown 125000 3 petrol audi yes 2016-03-24 0 66954 2016-04-07 01:46:50
2 2016-03-14 12:52:21 9800 suv 2004 auto 163.0 grand 125000 3 petrol jeep no 2016-03-14 0 90480 2016-04-05 12:47:46
3 2016-03-17 16:54:04 1500 small 2001 manual 75.0 golf 150000 3 petrol volkswagen no 2016-03-17 0 91074 2016-03-17 17:40:17
4 2016-03-31 17:25:20 3600 small 2008 manual 69.0 fabia 90000 3 petrol skoda no 2016-03-31 0 60437 2016-04-06 10:17:21
5 2016-04-04 17:36:23 650 sedan 1995 manual 102.0 3er 150000 4 petrol bmw yes 2016-04-04 0 33775 2016-04-06 19:17:07

В корреляционном анализе также не будем учитывать даты (удалим эти признаки в следующем пункте), почтовый индекс (postal_code), потому что он никак не характеризует авто

In [55]:
interval_columns = df.select_dtypes(include='number').drop(columns=['registration_year', 'registration_month', 'postal_code']).columns
In [56]:
plt.figure(figsize=(10, 8))
sns.heatmap(df.drop(columns=['date_crawled', 'last_seen', 'postal_code', 'date_created']).phik_matrix(interval_cols=interval_columns), annot=True, cmap='Greens')
plt.title(r'корреляция $\phi_K$')

C:\Users\Maxim\anaconda3\Lib\site-packages\phik\data_quality.py:72: UserWarning: Not enough unique value for variable number_of_pictures for analysis 1. Dropping this column
  warnings.warn(
Out[56]:
Text(0.5, 1.0, 'корреляция $\\phi_K$')

Видим мультиколлинеарные признаки - модель и тип кузова - логично, потому что часто у одной модели только один кузов. Сделаем 2 датасета - один без мультиколлинеарности (для линейных моделей), другой с ней для дерева и бустинга. В целом, по матрице корреляций можем сделать вывод о том, чтл сильнее всего влияет год регистрации, модель и мощность двигателя, что соответствует действительности

In [57]:
df_linear = df.drop(columns=['vehicle_type']).copy()
df_linear.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 289715 entries, 1 to 323182
Data columns (total 15 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype         
---  ------              --------------   -----         
 0   date_crawled        289715 non-null  datetime64[ns]
 1   price               289715 non-null  int64         
 2   registration_year   289715 non-null  int64         
 3   gearbox             289715 non-null  object        
 4   power               289715 non-null  float64       
 5   model               289715 non-null  object        
 6   kilometer           289715 non-null  int64         
 7   registration_month  289715 non-null  int64         
 8   fuel_type           289715 non-null  object        
 9   brand               289715 non-null  object        
 10  repaired            289715 non-null  object        
 11  date_created        289715 non-null  datetime64[ns]
 12  number_of_pictures  289715 non-null  int64         
 13  postal_code         289715 non-null  int64         
 14  last_seen           289715 non-null  datetime64[ns]
dtypes: datetime64[ns](3), float64(1), int64(6), object(5)
memory usage: 35.4+ MB
In [58]:
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 289715 entries, 1 to 323182
Data columns (total 16 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype         
---  ------              --------------   -----         
 0   date_crawled        289715 non-null  datetime64[ns]
 1   price               289715 non-null  int64         
 2   vehicle_type        289715 non-null  object        
 3   registration_year   289715 non-null  int64         
 4   gearbox             289715 non-null  object        
 5   power               289715 non-null  float64       
 6   model               289715 non-null  object        
 7   kilometer           289715 non-null  int64         
 8   registration_month  289715 non-null  int64         
 9   fuel_type           289715 non-null  object        
 10  brand               289715 non-null  object        
 11  repaired            289715 non-null  object        
 12  date_created        289715 non-null  datetime64[ns]
 13  number_of_pictures  289715 non-null  int64         
 14  postal_code         289715 non-null  int64         
 15  last_seen           289715 non-null  datetime64[ns]
dtypes: datetime64[ns](3), float64(1), int64(6), object(6)
memory usage: 37.6+ MB

Попробуем посмотрить на скаттерплоты зависимости таргета от признаков

In [59]:
for col_num in df.drop(columns=['registration_year', 'registration_month', 'postal_code', 'price', 'number_of_pictures']).select_dtypes(include='number').columns:
    for col_cat in df[['gearbox', 'registration_month', 'fuel_type', 'repaired']].columns:
        ax = sns.scatterplot(data=df, x=col_num, y='price', hue=col_cat, alpha=0.3)
        plt.title('Зависимость таргета price от ' + 'col_num')
        plt.ylabel('цена')
        plt.xlabel('значение признака ' + col_num)
        plt.show()

C:\Users\Maxim\anaconda3\Lib\site-packages\IPython\core\pylabtools.py:152: UserWarning: Creating legend with loc="best" can be slow with large amounts of data.
  fig.canvas.print_figure(bytes_io, **kw)

C:\Users\Maxim\anaconda3\Lib\site-packages\IPython\core\pylabtools.py:152: UserWarning: Creating legend with loc="best" can be slow with large amounts of data.
  fig.canvas.print_figure(bytes_io, **kw)

C:\Users\Maxim\anaconda3\Lib\site-packages\IPython\core\pylabtools.py:152: UserWarning: Creating legend with loc="best" can be slow with large amounts of data.
  fig.canvas.print_figure(bytes_io, **kw)

Построенные скаттер плоты подтверждают маьрицу корреляций, из интресного можно заметить, что основая масса автомобилей с максимальным пробегом - на газе. Это особо не относится к исследованию моделей, но все же интресно

Вывод по пункту

  • на этапе предобработки было сделано:
    1. поработали с именами столбцов
    2. обработаны пропуски
    3. проведена работа с типами данных
  • на этапе исследовательского анализа данных
    1. обработаны выбросы
    2. изучены распределения признаков
  • на этапе корреляционного анализа было сделано
    1. установлены зависимости с таргетом

Обучение моделей

Feature engeneering¶

Начнем с того что подропаем неинофрмативные признаки

Повторим причину дропа каждого признака:

  • дата скачивания, дата создания анкеты и дата последней активности однозначно никак не определяют автомобиль, ровно как и индекс владельца
  • количество фотографий везде 0, так что тоже не имеет смысла
In [60]:
df = df.drop(columns=['date_crawled', 'number_of_pictures', 'postal_code', 'last_seen', 'date_created'])
df.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 289715 entries, 1 to 323182
Data columns (total 11 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype  
---  ------              --------------   -----  
 0   price               289715 non-null  int64  
 1   vehicle_type        289715 non-null  object 
 2   registration_year   289715 non-null  int64  
 3   gearbox             289715 non-null  object 
 4   power               289715 non-null  float64
 5   model               289715 non-null  object 
 6   kilometer           289715 non-null  int64  
 7   registration_month  289715 non-null  int64  
 8   fuel_type           289715 non-null  object 
 9   brand               289715 non-null  object 
 10  repaired            289715 non-null  object 
dtypes: float64(1), int64(4), object(6)
memory usage: 26.5+ MB
In [61]:
df_linear = df_linear.drop(columns=['date_crawled', 'number_of_pictures', 'postal_code', 'last_seen', 'date_created'])
df_linear.info()

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 289715 entries, 1 to 323182
Data columns (total 10 columns):
 #   Column              Non-Null Count   Dtype  
---  ------              --------------   -----  
 0   price               289715 non-null  int64  
 1   registration_year   289715 non-null  int64  
 2   gearbox             289715 non-null  object 
 3   power               289715 non-null  float64
 4   model               289715 non-null  object 
 5   kilometer           289715 non-null  int64  
 6   registration_month  289715 non-null  int64  
 7   fuel_type           289715 non-null  object 
 8   brand               289715 non-null  object 
 9   repaired            289715 non-null  object 
dtypes: float64(1), int64(4), object(5)
memory usage: 24.3+ MB

После проведния масштабного анализа данных, устранения аномалий и удалений признаков, можно еще раз проверить данные на дубликаты.

In [62]:
df.duplicated().sum()
Out[62]:
12125
In [63]:
df = df.drop_duplicates().reset_index(drop=True)
df.duplicated().sum()
Out[63]:
0

Как и было сказано для задач регрессии, кто бы что ни говорил, а таргету лучше быть нормально распределенным.
UPD: видимо из за выбросов или еще по какой то причине, в данной задаче модель предсказывает точнее без логарифмирования таргета

In [64]:
print_hist_box(df['price'].to_frame())

count    277590.000000
mean       4973.119702
std        4563.949606
min         500.000000
25%        1500.000000
50%        3300.000000
75%        6999.000000
max       20000.000000
Name: price, dtype: float64

Подготовка моделей и обучение моделей¶

Подготовим пайплайны и обучим модели

In [65]:
df.head()
Out[65]:
price vehicle_type registration_year gearbox power model kilometer registration_month fuel_type brand repaired
0 18300 coupe 2011 manual 190.0 unknown 125000 3 petrol audi yes
1 9800 suv 2004 auto 163.0 grand 125000 3 petrol jeep no
2 1500 small 2001 manual 75.0 golf 150000 3 petrol volkswagen no
3 3600 small 2008 manual 69.0 fabia 90000 3 petrol skoda no
4 650 sedan 1995 manual 102.0 3er 150000 4 petrol bmw yes
In [66]:
ohe_cols = ['repaired', 'gearbox', 'fuel_type']
ord_cols_linear = ['model', 'registration_year', 'brand', 'kilometer']
ord_cols = ord_cols_linear + ['vehicle_type']
num_cols = df.select_dtypes(include='number').drop(columns=['registration_year', 'kilometer', 'price']).columns # just power =)

Бустинг и дерево¶

In [67]:
ohe_pl = Pipeline(
    [
        ('ohe_imp', SimpleImputer(strategy='most_frequent', missing_values=np.nan)),
        ('ohe', OneHotEncoder(drop='first', handle_unknown='ignore'))
    ]
)

ord_pl = Pipeline( # we use ordinal here because of big variety of each feature
    [
        ('ord_imp', SimpleImputer(strategy='most_frequent', missing_values=np.nan)),
        ('ord', OrdinalEncoder(handle_unknown='use_encoded_value', unknown_value=np.nan)),
        ('ord_imp_post', SimpleImputer(strategy='most_frequent', missing_values=np.nan))
    ]
)

col_transformer = ColumnTransformer(
    [
        ('ohe', ohe_pl, ohe_cols),
        ('ord', ord_pl, ord_cols),
        ('num', StandardScaler(), num_cols)
    ],
    remainder='passthrough'
)
In [68]:
final_pl = Pipeline(
    [
        ('prep', col_transformer),
        ('models', LinearRegression())
    ]
)
In [69]:
X = df.drop(columns=['price'])
y = df['price']
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, random_state=RANDOM_STATE)

Попробуем обучить модели линейной регрессии, решащего деререва и 3-х различных реализаций градиентного бустинга:

  • CatBoostRegressor
  • LGBMRegressor
  • XGBRegressor Для каждого подберем гиперпараметры с помощью нескольких запусков GridSearchCV
    Тут тоже подбираем гиперпараметры. Почему такие параметры: например для max_depth: я изначально делаю range(2, 10), потом, если вижу, что значение лучшей модели упирается вправо, то увеличиваю правую границу, и так запускаю пайплайн и GridSearchCV много раз, при этом слежу, чтобы модель не переобучилась. Отсюда и такие значения

Ну и соответсвенно для линейной регрессии и оставшихся моделей придется создать разные пайплайны.

In [70]:
params = [
    {
        'models': [CatBoostRegressor(random_state=RANDOM_STATE, cat_features=ord_cols + ohe_cols, verbose=100)],
        'models__learning_rate':  [0.1, 0.2], 
        'models__max_depth': [7, 9],
        'models__n_estimators': [500], 
        'models__subsample': [0.6],
        'prep': ['passthrough']
    },
    {
        'models': [XGBRegressor(random_state=RANDOM_STATE), LGBMRegressor(random_state=RANDOM_STATE)],
        'models__learning_rate':  [0.1, 0.2],
        'models__max_depth': [7, 9],
        'models__n_estimators': [500],
        'models__subsample': [0.6],
        'prep__num': ['passthrough']
    },
    {
        'models': [DecisionTreeRegressor(random_state=RANDOM_STATE)],
        'models__max_depth': range(3, 5),
        'models__min_samples_split': range(3, 5),
        'models__min_samples_leaf': range(3, 5),
        'prep__num': ['passthrough']
    }
]
In [71]:
search = GridSearchCV(
    final_pl,
    param_grid=params,
    n_jobs=-1,
    scoring='neg_root_mean_squared_error',
)
In [72]:
search.fit(X_train, y_train)

0:	learn: 3913.4638985	total: 282ms	remaining: 2m 20s
100:	learn: 1670.5269458	total: 13.6s	remaining: 53.7s
200:	learn: 1592.3126436	total: 26.8s	remaining: 39.9s
300:	learn: 1540.6186180	total: 41s	remaining: 27.1s
400:	learn: 1503.7990583	total: 54.6s	remaining: 13.5s
499:	learn: 1473.2064839	total: 1m 8s	remaining: 0us
Out[72]:
GridSearchCV(estimator=Pipeline(steps=[('prep',
                                        ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                                                          transformers=[('ohe',
                                                                         Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                                         ('ohe',
                                                                                          OneHotEncoder(drop='first',
                                                                                                        handle_unknown='ignore'))]),
                                                                         ['repaired',
                                                                          'gearbox',
                                                                          'fuel_type']),
                                                                        ('ord',
                                                                         Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent'))...
                          'models__learning_rate': [0.1, 0.2],
                          'models__max_depth': [7, 9],
                          'models__n_estimators': [500],
                          'models__subsample': [0.6],
                          'prep__num': ['passthrough']},
                         {'models': [DecisionTreeRegressor(random_state=42)],
                          'models__max_depth': range(3, 5),
                          'models__min_samples_leaf': range(3, 5),
                          'models__min_samples_split': range(3, 5),
                          'prep__num': ['passthrough']}],
             scoring='neg_root_mean_squared_error')
In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook.
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.
GridSearchCV(estimator=Pipeline(steps=[('prep',
                                        ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                                                          transformers=[('ohe',
                                                                         Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                                         ('ohe',
                                                                                          OneHotEncoder(drop='first',
                                                                                                        handle_unknown='ignore'))]),
                                                                         ['repaired',
                                                                          'gearbox',
                                                                          'fuel_type']),
                                                                        ('ord',
                                                                         Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent'))...
                          'models__learning_rate': [0.1, 0.2],
                          'models__max_depth': [7, 9],
                          'models__n_estimators': [500],
                          'models__subsample': [0.6],
                          'prep__num': ['passthrough']},
                         {'models': [DecisionTreeRegressor(random_state=42)],
                          'models__max_depth': range(3, 5),
                          'models__min_samples_leaf': range(3, 5),
                          'models__min_samples_split': range(3, 5),
                          'prep__num': ['passthrough']}],
             scoring='neg_root_mean_squared_error')
Pipeline(steps=[('prep',
                 ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                                   transformers=[('ohe',
                                                  Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                                   SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                  ('ohe',
                                                                   OneHotEncoder(drop='first',
                                                                                 handle_unknown='ignore'))]),
                                                  ['repaired', 'gearbox',
                                                   'fuel_type']),
                                                 ('ord',
                                                  Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                                   SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                  ('ord',
                                                                   OrdinalEncoder(handle_unknown='use_encoded_value',
                                                                                  unknown_value=nan)),
                                                                  ('ord_imp_post',
                                                                   SimpleImputer(strategy='most_frequent'))]),
                                                  ['model', 'registration_year',
                                                   'brand', 'kilometer',
                                                   'vehicle_type']),
                                                 ('num', StandardScaler(),
                                                  Index(['power', 'registration_month'], dtype='object'))])),
                ('models', LinearRegression())])
ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                  transformers=[('ohe',
                                 Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                  SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                 ('ohe',
                                                  OneHotEncoder(drop='first',
                                                                handle_unknown='ignore'))]),
                                 ['repaired', 'gearbox', 'fuel_type']),
                                ('ord',
                                 Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                  SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                 ('ord',
                                                  OrdinalEncoder(handle_unknown='use_encoded_value',
                                                                 unknown_value=nan)),
                                                 ('ord_imp_post',
                                                  SimpleImputer(strategy='most_frequent'))]),
                                 ['model', 'registration_year', 'brand',
                                  'kilometer', 'vehicle_type']),
                                ('num', StandardScaler(),
                                 Index(['power', 'registration_month'], dtype='object'))])
['repaired', 'gearbox', 'fuel_type']
SimpleImputer(strategy='most_frequent')
OneHotEncoder(drop='first', handle_unknown='ignore')
['model', 'registration_year', 'brand', 'kilometer', 'vehicle_type']
SimpleImputer(strategy='most_frequent')
OrdinalEncoder(handle_unknown='use_encoded_value', unknown_value=nan)
SimpleImputer(strategy='most_frequent')
Index(['power', 'registration_month'], dtype='object')
StandardScaler()
 
passthrough
 
LinearRegression()
 
























In [73]:



     


search.best_estimator_



     






















    
    
Out[73]:







Pipeline(steps=[('prep', 'passthrough'),
                ('models',
                 <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x000001CD2F1C9590>)])
In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook. 
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.
Pipeline(steps=[('prep', 'passthrough'),
                ('models',
                 <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x000001CD2F1C9590>)])
 
passthrough
 
<catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x000001CD2F1C9590>
 
























In [74]:



     


np.abs(search.best_score_)



     






















    
    
Out[74]:








1686.4042540556645
























In [75]:



     


search.best_params_



     






















    
    
Out[75]:








{'models': <catboost.core.CatBoostRegressor at 0x1cd35a01dd0>,
 'models__learning_rate': 0.2,
 'models__max_depth': 9,
 'models__n_estimators': 500,
 'models__subsample': 0.6,
 'prep': 'passthrough'}




























Линейная регрессия¶






















Теперь посмотрим на то, как с задачей справятся линейные модели



















In [76]:



     


X_linear = df_linear.drop(columns=['price'])
y_linear = df_linear['price']
X_train_linear, X_test_linear, y_train_linear, y_test_linear = train_test_split(X_linear, y_linear, random_state=RANDOM_STATE)



     



















In [77]:



     


col_transformer = ColumnTransformer(
    [
        ('ohe', ohe_pl, ohe_cols),
        ('ord', ord_pl, ord_cols_linear),
        ('num', StandardScaler(), num_cols)
    ],
    remainder='passthrough'
)



     



















In [78]:



     


final_pl_linear = Pipeline(
    [
        ('prep', col_transformer),
        ('models', LinearRegression())
    ]
)



     



















In [79]:



     


params_linear = [
    {
        'models': [Ridge(random_state=RANDOM_STATE), Lasso(random_state=RANDOM_STATE)],
        'models__alpha': [0.1, 0.5, 1, 2],
    },
    {
        'models': [LinearRegression()]
    }
]



     



















In [80]:



     


search_linear = GridSearchCV(
    final_pl_linear,
    param_grid=params_linear,
    n_jobs=-1,
    scoring='neg_root_mean_squared_error',
)



     



















In [81]:



     


search_linear.fit(X_train_linear, y_train_linear)



     






















    
    
Out[81]:







GridSearchCV(estimator=Pipeline(steps=[('prep',
                                        ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                                                          transformers=[('ohe',
                                                                         Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                                         ('ohe',
                                                                                          OneHotEncoder(drop='first',
                                                                                                        handle_unknown='ignore'))]),
                                                                         ['repaired',
                                                                          'gearbox',
                                                                          'fuel_type']),
                                                                        ('ord',
                                                                         Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent'))...
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent'))]),
                                                                         ['model',
                                                                          'registration_year',
                                                                          'brand',
                                                                          'kilometer']),
                                                                        ('num',
                                                                         StandardScaler(),
                                                                         Index(['power', 'registration_month'], dtype='object'))])),
                                       ('models', LinearRegression())]),
             n_jobs=-1,
             param_grid=[{'models': [Ridge(random_state=42),
                                     Lasso(random_state=42)],
                          'models__alpha': [0.1, 0.5, 1, 2]},
                         {'models': [LinearRegression()]}],
             scoring='neg_root_mean_squared_error')
In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook. 
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.
GridSearchCV(estimator=Pipeline(steps=[('prep',
                                        ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                                                          transformers=[('ohe',
                                                                         Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                                         ('ohe',
                                                                                          OneHotEncoder(drop='first',
                                                                                                        handle_unknown='ignore'))]),
                                                                         ['repaired',
                                                                          'gearbox',
                                                                          'fuel_type']),
                                                                        ('ord',
                                                                         Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent'))...
                                                                                          SimpleImputer(strategy='most_frequent'))]),
                                                                         ['model',
                                                                          'registration_year',
                                                                          'brand',
                                                                          'kilometer']),
                                                                        ('num',
                                                                         StandardScaler(),
                                                                         Index(['power', 'registration_month'], dtype='object'))])),
                                       ('models', LinearRegression())]),
             n_jobs=-1,
             param_grid=[{'models': [Ridge(random_state=42),
                                     Lasso(random_state=42)],
                          'models__alpha': [0.1, 0.5, 1, 2]},
                         {'models': [LinearRegression()]}],
             scoring='neg_root_mean_squared_error')
 
Pipeline(steps=[('prep',
                 ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                                   transformers=[('ohe',
                                                  Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                                   SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                  ('ohe',
                                                                   OneHotEncoder(drop='first',
                                                                                 handle_unknown='ignore'))]),
                                                  ['repaired', 'gearbox',
                                                   'fuel_type']),
                                                 ('ord',
                                                  Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                                   SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                                  ('ord',
                                                                   OrdinalEncoder(handle_unknown='use_encoded_value',
                                                                                  unknown_value=nan)),
                                                                  ('ord_imp_post',
                                                                   SimpleImputer(strategy='most_frequent'))]),
                                                  ['model', 'registration_year',
                                                   'brand', 'kilometer']),
                                                 ('num', StandardScaler(),
                                                  Index(['power', 'registration_month'], dtype='object'))])),
                ('models', LinearRegression())])
 
ColumnTransformer(remainder='passthrough',
                  transformers=[('ohe',
                                 Pipeline(steps=[('ohe_imp',
                                                  SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                 ('ohe',
                                                  OneHotEncoder(drop='first',
                                                                handle_unknown='ignore'))]),
                                 ['repaired', 'gearbox', 'fuel_type']),
                                ('ord',
                                 Pipeline(steps=[('ord_imp',
                                                  SimpleImputer(strategy='most_frequent')),
                                                 ('ord',
                                                  OrdinalEncoder(handle_unknown='use_encoded_value',
                                                                 unknown_value=nan)),
                                                 ('ord_imp_post',
                                                  SimpleImputer(strategy='most_frequent'))]),
                                 ['model', 'registration_year', 'brand',
                                  'kilometer']),
                                ('num', StandardScaler(),
                                 Index(['power', 'registration_month'], dtype='object'))])
 
['repaired', 'gearbox', 'fuel_type']
 
SimpleImputer(strategy='most_frequent')
 
OneHotEncoder(drop='first', handle_unknown='ignore')
 
['model', 'registration_year', 'brand', 'kilometer']
 
SimpleImputer(strategy='most_frequent')
 
OrdinalEncoder(handle_unknown='use_encoded_value', unknown_value=nan)
 
SimpleImputer(strategy='most_frequent')
 
Index(['power', 'registration_month'], dtype='object')
 
StandardScaler()
 
 
passthrough
 
LinearRegression()
 
























In [82]:



     


np.abs(search_linear.best_score_)



     






















    
    
Out[82]:








3195.2506271255006




























Как видим, бустинг справляется с явным отрывом























Вывод по пункту¶






















На кросс валидации получаем RMSE = 1686.4. На самом деле это немало с учетом того, что у нас цены на автомобиль достигают максимум 20000. Думаю, что проблема как раз в данных. Что много странных объявлений, и даже несмотря на то, что большую часть почистили, все равно остались странные объявления, а также не хвататает других характреристик























Вывод по пукту


    

  • были подготовлены пайплайны для обучения
    • 

  • были обучены:
    • 

  • модель линейной регрессии
    • 

  • модель решащего деререва
    • 

  • 3-х различных реализаций гградиентного бустинга: 
      

    1. CatBoostRegressor
      2. 

    2. LGBMRegressor
      3. 

    3. XGBRegressor
      
Для каждого подобраны гиперпараметры с помощью нескольких запусков GridSearchCV
      
Лучшей стала модель CatBoostRegressor со значением метрики 1686.4 при кросс валидации.
      4. 

    

    • 
























Анализ моделей 























Итак, в прошлом пункте мы получили лучшую модель по метрике - XGBRegressor. Посмотрим теперь на другие необзодимые параметры моделей, необходимые заказчику - время обучения и время предсказания. Будем сравнивать лучшие модели по качеству:



















In [83]:



     


pd.DataFrame(search.cv_results_).\
                                sort_values(by='mean_test_score', ascending=False)\
                                        [['mean_fit_time', 'std_fit_time', 'mean_score_time',	'std_score_time', 'param_models', 'mean_test_score', 'std_test_score']]



     






















    
    
Out[83]:











  
    

      
      mean_fit_time
      std_fit_time
      mean_score_time
      std_score_time
      param_models
      mean_test_score
      std_test_score
    

  
  
    

      3
      334.111707
      113.307177
      0.480914
      0.074434
      <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x0...
      -1686.404254
      2.728665
    

    

      11
      30.591402
      2.367052
      0.709930
      0.144207
      LGBMRegressor(random_state=42)
      -1686.794844
      6.651305
    

    

      10
      71.554471
      42.740585
      0.500861
      0.053883
      LGBMRegressor(random_state=42)
      -1686.962699
      5.637834
    

    

      4
      35.492498
      2.029703
      2.933756
      0.706011
      XGBRegressor(base_score=None, booster=None, ca...
      -1687.320708
      7.052145
    

    

      5
      46.960633
      4.304858
      3.962803
      0.167691
      XGBRegressor(base_score=None, booster=None, ca...
      -1689.127766
      8.625721
    

    

      1
      549.127991
      8.070734
      0.689756
      0.119755
      <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x0...
      -1697.310033
      4.573720
    

    

      9
      131.346394
      10.341569
      0.669609
      0.125979
      LGBMRegressor(random_state=42)
      -1700.629511
      4.652339
    

    

      8
      147.470280
      9.595887
      0.809036
      0.187975
      LGBMRegressor(random_state=42)
      -1705.943031
      5.140867
    

    

      2
      440.276518
      18.201139
      1.081708
      0.317549
      <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x0...
      -1706.199186
      2.034028
    

    

      6
      35.553734
      3.304349
      2.611018
      0.294958
      XGBRegressor(base_score=None, booster=None, ca...
      -1710.642887
      8.940031
    

    

      0
      431.352636
      16.845710
      1.240284
      0.518650
      <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x0...
      -1726.355039
      2.196729
    

    

      7
      42.914252
      1.925264
      3.221985
      0.207335
      XGBRegressor(base_score=None, booster=None, ca...
      -1739.051131
      9.727837
    

    

      16
      2.384025
      0.024189
      0.316953
      0.051520
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -2775.708480
      6.411538
    

    

      17
      2.389810
      0.052476
      0.292418
      0.017405
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -2775.708480
      6.411538
    

    

      18
      2.292271
      0.016432
      0.296607
      0.024886
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -2775.708480
      6.411538
    

    

      19
      2.094799
      0.277725
      0.212232
      0.038557
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -2775.708480
      6.411538
    

    

      12
      1.691477
      0.176606
      0.259107
      0.072424
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -3078.449037
      8.848991
    

    

      13
      2.349318
      0.103077
      0.281049
      0.050860
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -3078.449037
      8.848991
    

    

      14
      1.881569
      0.030030
      0.265091
      0.017789
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -3078.449037
      8.848991
    

    

      15
      2.075251
      0.156666
      0.285237
      0.013675
      DecisionTreeRegressor(random_state=42)
      -3078.449037
      8.848991
    

  































Видим, что наша лучшая модель по скору медленнее всего обучается и быстрее всего предсказывает (среди бустингов). Стоит отметить и то, что все 3 имплементации бустига могут подойти, и если заказчику важно время обучения, то лучше взять, конечно, XGBoost. Но остановимся мы именно на CatBoost, потому что эта модель имеет ряд преимуществ, например, то, что просто из коробки она будет наиболее точной. Перепроверим данные о скорости обучения и предсказания у нашей луйшей модели



















In [84]:



     


%%time
search.best_estimator_.fit(X_train, y_train)



     






















    
    






0:	learn: 3913.4638985	total: 109ms	remaining: 54.2s
100:	learn: 1670.5269458	total: 12.6s	remaining: 49.7s
200:	learn: 1592.3126436	total: 25.5s	remaining: 37.9s
300:	learn: 1540.6186180	total: 39.1s	remaining: 25.8s
400:	learn: 1503.7990583	total: 52.9s	remaining: 13.1s
499:	learn: 1473.2064839	total: 1m 5s	remaining: 0us
CPU times: total: 42.6 s
Wall time: 1min 6s










    
    
Out[84]:







Pipeline(steps=[('prep', 'passthrough'),
                ('models',
                 <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x000001CD2F1C9590>)])
In a Jupyter environment, please rerun this cell to show the HTML representation or trust the notebook. 
On GitHub, the HTML representation is unable to render, please try loading this page with nbviewer.org.
Pipeline(steps=[('prep', 'passthrough'),
                ('models',
                 <catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x000001CD2F1C9590>)])
 
passthrough
 
<catboost.core.CatBoostRegressor object at 0x000001CD2F1C9590>
 
























In [85]:



     


%%time
search.best_estimator_.predict(X_test)



     






















    
    






CPU times: total: 1.48 s
Wall time: 280 ms










    
    
Out[85]:








array([ 6990.55414429,  3425.57212621,  8608.55199744, ...,
       10356.11346996,  1450.10221584,  3993.71523731])




























Обучение занимает ~ 37 секунд процессорного времени и ~ 1.1 минуты "настенного времени", то есть часы, находящиеся за пределами ПК посчитают 1.1 минуты.

Предсказание занимает ~ 1.28 процессорного времени и ~ 250 мс "настенного времени"























ну и выполним еще раз предсказание на тестовой выборке и посчитаем RMSE:



















In [86]:



     


root_mean_squared_error(y_test, search.predict(X_test))



     






















    
    
Out[86]:








1689.9939650633469




























Видим небольшое переобучение, но на кросс-валидации это допустимо























На всякий случай проверим нашу модель на адекватность и сделаем прогноз Дамми регрессором.



















In [87]:



     


dummy_pl = Pipeline(
    [
        ('prep', col_transformer),
        ('models', DummyRegressor())
    ]
)
dummy_pl.fit(X_train, y_train)
root_mean_squared_error(y_test, dummy_pl.predict(X_test))



     






















    
    
Out[87]:








4579.7435214959105




























Наша модель намного лучше























Вывод 























В данном проекте были проанализированы данные об анкетах о продаже авто.


    

  • на этапе предобработки было сделано:
      

    1. поработали с именами столбцов
      2. 

    2. обработаны пропуски
      3. 

    3. проведена работа с типами данных
      4. 

    

    • 

  • на этапе исследовательского анализа данных
      

    1. обработаны выбросы
      2. 

    2. изучены распределения признаков
      3. 

    

    • 

  • на этапе корреляционного анализа было сделано
      

    1. установлены зависимости с таргетом
      2. 

    

    • 

  • на этапе подготовки данных к обучению было сделано:
      

    • были подготовлены пайплайны для обучения
      • 

    • были обучены:
      • 

    • модель линейной регрессии
      • 

    • модель решащего деререва
      • 

    • 3-х различных реализаций гградиентного бустинга: 
        

      1. CatBoostRegressor
        2. 

      2. LGBMRegressor
        3. 

      3. XGBRegressor
        
Для каждого подобраны гиперпараметры с помощью нескольких запусков GridSearchCV
        
Лучшей по скору стала модель CatBoostRegressor со значением метрики 1690.0 на тестовой выборке.
Проанализировав и другие модели, мы поняли, что оптимальным решением для заказчика станет как раз наша лучшая модель с результатми:
        4. 

      

      • 

    

    • 

  • Обучение занимает ~ 37 секунд процессорного времени и ~ 1.1 минуты "настенного времени", то есть часы, находящиеся за пределами ПК посчитают 1.1 минуты.
    • 

  • Предсказание занимает ~ 1.28 процессорного времени и ~ 250 мс "настенного времени"
    
Рекомендации
    • 

  • Если заказчику нужна скорость обучения, то рекомендуется использовать модель XGBoost.
    • 

  • Если время предсказания важна критически, то CatBoost.
    • 

  • Для повышения качества предсказания рекомендации рекомендуем:
      

    1. Класс авто (бизнес, спорт, ретро и т.д.). Это позволит смотреть на цены объективнее. И предсказывать цену правильнее будет в каждой конкретной категории (если нужно предсказать модель авто из нужного класса, то просто берем модель, обученную на определенном классе)
      2. 

    2. В идеале поработать с базой, потому что очень много аномалий в данных. 
      3. 

    

    • 




















In [ ]: